机械密封在增压离心泵中的运用

技师鉴定论文工种：机修钳工机械密封在增压离心泵中的应用姓名： 辛南翔身份证号：工作单位：武钢集团昆钢股份公司炼钢厂 工种： 机修钳工等级： 技师准考证号：培训单位： 鉴定单位： 日期：2011年3月26日机械密封在离心泵中的使用及检修辛南翔 武钢集团昆钢股份有限公司炼钢厂 邮政编码：摘要：随着工业企业流程化、自动化水平的不断提高，设备稳定性、可靠性显得尤为重要。现场设备的泄漏已成为评定设备现场管理的重要指标之一，因此密封性能就是评定设备管理的一个重要方面。因机械密封在现场以其性能可靠、泄漏量少、使用寿命长、功耗低，而广泛应用于冶金、石油、化工企业离心泵中。结合机械密封在离心泵使用特点，总结出现场使用的一些经验，以便于治理泄漏。关键词：机械密封 密封性能 原因分析 维护 检修前言：密封件是个很小的东西，是指绝大多数工厂的采购和所占的经费比例来看，但是密封虽小，却是对工业生产运行非常重要的部件，就像我们厂的增压离心泵是单级单吸立式管道离心泵,主要用于设备冷却水系统总管道增压,确保设备冷却水压力的需要.在使用过程中主要就是泄漏问题一直难以解决,更换一次,使用寿命最多一个月就开始喷射泄漏.因此,机械密封在离心泵中的使用及检修就很重要.1.现用密封存在问题简介：我厂更换使用过的三种类型的密封件1.1问题一首先选用普通密封，该密封泄漏量不好控制，主要表现在设备对主要密封面的粗糙度和平直度如果达不到很高的要求（图一），如图所示普通的密封由于结构简单，耐磨性不好，往往泄漏量会随着设备的运转逐步加大，如果生产任务紧，不能及时停机检修，会造成严重的泄漏影响生产。图1：丁晴橡胶骨架油封1.2问题二改用GVA型密封使用周期短，一般的V型密封是密封端面直接和设备接触（图二），如图二所示在正常的工作条件下，由于高温、高压、及介质对密封端面的腐蚀，密封端面的损坏会很快，一般周期最长就是几个月，都因泄漏，无法再运行。经常更换不仅增加备件成本，更损耗了大量的人力物力，降低了生产效率。2b图2：水封GVA示意图1.3问题三再改夹布密封具有使用的不稳定性，尤其在使用过程中，如果安装不到位或者设备运行稳定性不好，夹布密封由于结构简单，在安装空间内不能做到绝对的固定（图3），密封如图3所示往往使用一段时间就要进行调整，最明显的就是根部密封，设备运行一段时间后就要对端盖进行调整压紧，很影响工作效率。图3：夹布密封示意图1.4问题四由于设备介质比较复杂，现在一般密封往往是由丁晴橡胶、氟橡胶、聚氨脂、硅橡胶等制作，由于材料性能，化学性质和制作工艺等原因，这几种材料的研制还没有达到最高的水平，最明显的表现就是没有一种材料能全面的抵抗复杂介质，比如最常见的丁晴橡胶对石油基液压油相容较好，作为密封材料有较好的稳定性，但是它的工作温度只能在-30+100之间，而且丁晴橡胶耐腐蚀和耐臭氧性较差这就在很大范围上限制了丁晴橡胶的使用，只能选择其它材料，而其它材料不只是价格高也存在某些方面的不足，很难达到一种综合使用的理想效果。在不同材料密封的选用上还带来一个问题，我们的工人在安装密封的过程中，往往会养成习惯，因为他熟悉密封的密封面的硬度等特性，在安装中是用什么工具，用多大的力度都是墨守成规的，但是突然更改一种材料，往往会损坏密封造成财产损失和影响生产。2.采取的措施 我们厂为了按时高效的保生产，完成规定的生产任务量，对设备的各个环节进行了细致的分析和研讨，发现用在生产各个环节的密封虽然是小东西不起眼，但是却起着非常重要的作用，我经过认真研究，只有使密封经久耐用对设备起一个完好的保护，我们的生产才会不脱节，生产安排才不会打乱，现在随着技术的进步，密封的设计和材料也有了很大的提高，应对综合介质和复杂工况的能力也得到了加强，机械密封就是一个适合我们离心泵密封的一个好产品，下面我来介绍一下机械密封的结构特点，工作原理等各方面及我们应对泄漏采取的措施。2.1机械密封的结构特点为了适应不同工作条件的需要，机械密封有多种不同的型式。1、按密封端面的对数，分为单端面（图4）、双端面（图5）等机械密封。单端面在密封装置中只有一对密封端面。它结构简单，是常用的机械密封型式。图4：单端面机械密封及安装图双端面在密封装置中具有两对密封端面。它结构复杂，适用于强腐蚀、易燃易爆、有毒有害介质以及真空的场合。 图5：双端面机械密封及安装图2、按密封流体作用在密封端面上的压力是卸荷或不卸荷，可分为平衡式和非平衡式机械密封。平衡式密封流体作用在密封端面上压力部分卸荷或全部卸荷。非平衡式密封流体作用在密封端面上的压力不卸荷。平衡式适用于中、高压条件的机械密封；非平衡式适用于低压条件的机械密封。3、按弹簧是否置于密封流体之内，分为弹簧内置式和弹簧外置式机械密封。弹簧内置式弹簧置于密封流体之内。弹簧外置式弹簧置于密封流体之外。弹簧内置式的密封端面受力状态好，泄漏量小，冷却与润滑好。所以，除了带腐蚀性的介质外，应尽可能采用内置式结构。4、按补偿结构中的弹簧个数，分为单弹簧式和多弹簧式的机械密封。单弹簧式在补偿机构中只有一个弹簧。它用于负荷较轻、轴径较小的场合。多弹簧式在补偿机构中有多个弹簧。用于较大轴径。密封端面上弹簧力分布较均匀，但弹簧丝直径小，腐蚀对弹簧影响较大。5、按补偿机构是否随轴旋转，分为旋转式和静止式机械密封。旋转式补偿环随轴旋转。静止式补偿环不随轴旋转。2.2、机械密封结构型式的选择腐蚀性较弱的介质，通常选用内置式机械密封，其端面受力状态和介质泄漏方向都比外置式合理。对于强腐蚀性介质，由于弹簧选材较困难，可选用外置式或聚四氟乙烯波纹管式机械密封，但一般只适用p0.20.3MPa的范围内。易结晶、易凝固和高粘度的介质，应采用大弹簧旋转式结构。因为小弹簧容易被固体物堵塞，高粘度介质会使小弹簧轴向补偿移动受阻。根据工作参数p、v、t选型这里p是指密封腔处的介质压力，根据p值的大小可以初步确定是否选择平衡式的结构以及平衡程度。对于介质粘度高、润滑性好的，p0.8MPa，或低粘度、润滑性较差的介质，p0.5MPa时，通常选用非平衡式结构。p值超过上述范围时，应考虑选用平衡式结构。当p15MPa时，一般单端面平衡式结构很难达到密封要求，此时可选用串联式多端面密封。由于泵内流体和泵外大气间存在着压差，为了防止浆体外泄，因此泵在运行时需设密封装置，称其为轴封。常用的轴封种类有：填料密封、机械密封、动力密封以及浮动密封等形式。从目前各行业用泵情况看，机械密封已经成为各行业通用的密封形式，并且该密封形式运行平稳，可靠，给各行业带来很大的经济效益。2.3机械密封的基本原理、工作原理及结构机械密封是由两块密封元件（静环和动环）垂直于轴的光滑而平直的表面相互贴合，并做相对转动而构成的密封装置，如图6所示。它是靠弹性构件（如弹簧）和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触面（端面）上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合。原理：通过动环和静环密切配合，并作相对转动进行密封工作时动环受液体压力和弹力作用，沿着轴向移动，紧贴在静环端面上，并作相对运动，在运动过程中，动环与静环密封面上形成一层液膜，起到密封作用。结构：机械密封是靠相对滑动的端面，在流体压力和弹力作用下，保持接合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。从图中可知，流体可能泄漏的途径有4种，A流道：静环与压盖；B流道：压盖于壳体，二者均属静密封；C流道：动环与轴。静密封元件最常壳体用的有橡胶0形圈；D流道：动环与静环的端面彼相对滑动的动密封。根据其工作原理可知：为了使密封端面间保持必要的液膜厚度，必须保证两端面的光洁。图6： 多极离心泵中使用的机械密封结构示意图2.4具体的措施根据机械密封特点对泄漏原因分析及加强检修水平1.防止静泄漏。当更换新机封后，进行静压试验，如泄漏量少于10滴分，则可认为在正常范围内；如泄漏量较大，且向四周喷射，则表明动、静环密封圈安装存在问题，需重新调配。2.防止运转过程中泄漏。排除静密封点泄漏外，运转过程中泄漏主要是由于动环、静环液膜受破坏所致，引起密封失效的原因主要有：2.4.2.1泵体内抽空造成，泵体内无液体，使动、静环面无法形成完整的液膜；2.4.2.2安装过程中动环面压缩量过大，导致运转过程中，短时间内动环、静环两端面严重磨损、擦伤，无法形成密封液膜；2.4.2.3动环密封圈制造安装过紧，轴向力无法调整动环的轴向浮动量，动、静环之间液膜厚度不随泵的工况发生变化，造成液膜不稳定；2.4.2.4工作介质中有颗粒状物质，运转中进入动环、静环端面，损伤动、静环密封端面，无法形成稳定液膜；2.4.2.5颗粒状物质中进入环弹簧元件(或波纹管)时，造成动环无法调整轴向浮动量，造成动、静环端面间隙过大，无法形成稳定液膜。在现场中出现上述问题时，大多需要重新拆装机械密封，有时需要更换机械密封，有时仅需清洗机械密封。3.正常运转中突然泄漏。离心泵在运转中突然泄漏少数是因正常磨损或已达到使用寿命，而大多数是由于工况变化较大引起的。2.4.3.1抽空导致密封破坏；2.4.3.2高温加剧泵体内油气体分离，导致密封失效。2.5、机械密封使用、维护、检修中应注意的几项问题1、液膜形成 输送原油过程中，原油的粘度大、润滑性好，可提高动、静环两端面的液膜形成的稳定性；但是纯水则降低了两端面的液膜形成的稳定性，易发生泄露。在条件许可时，增加机械密封的润滑，提高防泄漏效果，延长机械密封使用寿命。2、冷却 机械密封依靠动、静端面形成液膜形成密封，因而切忌端面干磨，否则两端面间的液膜就会汽化。使摩擦产的在量热无法散失，造成动、静环破裂。因此机械密封在使用中应绝对保证冲洗冷却液的供应及畅通。如依靠输送介质降低机械密封的温度时，应保证输送介质的充足。3、合理使用机械密封 机械密封经过一段时间使用后，静泄漏量增大，为减少静泄漏量，操作人员有时会人为排空泵内液体，造成短时间内动环、静环干磨，违反机械密封使用规程，因而大大降低机械密封的使用寿命。4、机械密封的更换 当机械密封泄露，很大程度上是由于泵体的内部的间隙、工况发生变化，而密封本身并没有损坏，因此在实际中需要分析，是机械密封损坏，还是泵的工况发生变化，例如：当泵平衡盘严重磨损时，会造成多极离心泵一端机械密封急剧泄漏输送介质，而密封完好，只需要对旧密件进行清洗，重新安装使用即可。但当旧机械密封损坏时，选用新密封的材质、端面光洁度不达标时，使用效果会差于旧密封的使用效果。因此在现场安装使用机械密封的过程中，不仅要了解机械密封的结构、工作原理，更多的需要分析了解现场情况，以便于更好的解决现场问题。3、应用效果通过对机械密封的选型使用，体现了很好的经济价值，并且节省了人力物力，具体体现在以下几个方面：1、泄漏量可以限制到很少，只要主密封面表面粗糙度和平直度能达到要求，只要材料耐磨性好，机械密封可以达到很少的泄漏量，甚至是肉眼看不到的泄露。2、使用周期长，在机械密封中，主要磨损部分是密封摩擦副端面，因密封端面的磨损量在正常工作条件下不大，一般可以使用1-2年，这样就避免了频繁的采购密封和经常地更换，节省了成本。3、运转中不用调整，由于机械密封靠弹簧力和流体压力使摩擦副端面贴合，在运转工程中自动保持接触，装配后就不用像普通密封那样需要调整压紧，节省了人力，也保证了设备的不间断运行